專利名稱：一種具有自動換模機(jī)構(gòu)單象素太赫茲相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)，屬于太赫茲成像技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太赫茲成像技術(shù)有⑴使用光電導(dǎo)偶極子的T射線常規(guī)成像技術(shù)；⑵使 用CCD攝像機(jī)的電光T射線成像技術(shù)；(3)使用單周期脈沖T射線通過時間反演進(jìn)行物體 重構(gòu)的成像技術(shù)；(4)利用基爾霍夫移動的T射線反射成像技術(shù)；(5)動態(tài)孔徑和暗場T射 線成像技術(shù)；(6) T射線計算機(jī)層析成像技術(shù)；(7) T射線衍射層析成像技術(shù)；(8) T射線顯微 鏡成像技術(shù)，利用近場技術(shù)等手段，分辨率可以達(dá)到微米；(9) 50m-200m的T射線成像技術(shù)。已申請的相關(guān)專利有(1) 一種連續(xù)波太赫茲實時成像裝置，公開(公告)號CN201141981(2) 一種連續(xù)波太赫茲實時成像裝置及其方法，公開(公告)號CN101251492(3) 一種太赫茲波探測器、探測系統(tǒng)及探測方法，公開(公告)號CN101377462現(xiàn) 有的THz成像方法，歸納起來有三個不足(1)目前所產(chǎn)生的脈沖THz波的平均功率只有納瓦到微瓦數(shù)量級，對于單點(diǎn)探測 可以達(dá)到105或更高的信噪比，但是實時二維成像的信噪比卻很低。成像要獲得更高的信 噪比，需要有功率更高的輻射源。(2)目前THz 二維成像方法主要是采用掃描(光源掃描或目標(biāo)物體移動掃描)或 陣列探測器成像。(3)整套THz時域光譜系統(tǒng)及成像系統(tǒng)的設(shè)備價格過于昂貴，不利于推廣?，F(xiàn)在連 續(xù)THz成像系統(tǒng)大約需要5-15萬美元，脈沖THz成像系統(tǒng)需要20-100萬美元。
發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實用新型提出一種具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素 太赫茲相機(jī)，本實用新型的思想在于基于近年來興起的Compressive Sensing(簡稱CS)理 論，采用單點(diǎn)太赫茲探測器實現(xiàn)二維太赫茲成像的新技術(shù)。CS理論基于信號的稀疏特性，通 過隨機(jī)采樣模板將高維信號壓縮投影到低維空間，再將一系列低維信號恢復(fù)出原信號。單 點(diǎn)THz探測器成像系統(tǒng)是由THz光學(xué)投影系統(tǒng)和THz探測成像系統(tǒng)共同組成的一個復(fù)合型 光機(jī)系統(tǒng)。技術(shù)方案一種具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)，其特征在于包括太赫茲發(fā)射器1、擴(kuò) 束鏡2、樣品臺3、隨機(jī)模板4、會聚鏡5、太赫茲接收器6、A/D轉(zhuǎn)換器7、計算機(jī)主機(jī)9、顯示 屏8和自動換模機(jī)構(gòu)10 ；在太赫茲發(fā)射器1與太赫茲接收器6之間構(gòu)成一直線光路，光路中自太赫茲發(fā)射器1開始依次設(shè)有擴(kuò)束鏡2、樣品臺3、隨機(jī)模板4和會聚鏡5 ；太赫茲接收 器6的輸出端聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換器7，A/D轉(zhuǎn)換器7的輸出端口連接計算機(jī)主機(jī)9。隨機(jī)模板4連接自動換模機(jī)構(gòu)10，自動換模機(jī)構(gòu)10聯(lián)接計算機(jī)主機(jī)9的信號輸出端□。所述的自動換模機(jī)構(gòu)10包括控制機(jī)構(gòu)11、電機(jī)12、傳動機(jī)構(gòu)13、主動軸16、隨機(jī) 模板撥插裝置15和從動軸18 ；控制機(jī)構(gòu)11的輸入端與計算機(jī)聯(lián)接，控制機(jī)構(gòu)11的輸出端 聯(lián)接電機(jī)12，電機(jī)12通過傳動機(jī)構(gòu)13控制主動軸16，主動軸16上固定隨機(jī)模板撥插裝置 15，并通過隨機(jī)模板撥插裝置15與隨機(jī)模板4相連接；隨機(jī)模板4首尾相連形成環(huán)狀，纏繞 在主動軸16、從動軸18上。在主動軸16上設(shè)有擠壓隨機(jī)模板4的主動軸壓板輪14，在從動軸18上設(shè)有擠壓 隨機(jī)模板4的從動軸壓板輪17。有益效果本實用新型提出的一種具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)，能夠解決現(xiàn)有技 術(shù)THz成像技術(shù)中存在的共同問題一是可以避免THz陣列探測器信噪比很低的不足，充分 發(fā)揮單點(diǎn)THz探測器高信噪比的優(yōu)勢；二是利用我國目前的單點(diǎn)THz探測器成熟應(yīng)用技術(shù)， 通過更換隨機(jī)模板即可完成THz成像，并且獲取的THz圖像信息已經(jīng)壓縮了無用信息，減輕 了計算機(jī)的圖像信息處理任務(wù)，有效地提高了成像的速度。隨機(jī)模板采用柔性PCB印制板， 不存在國外器件的禁運(yùn)和高額價格問題；三是單點(diǎn)THz探測器器件國內(nèi)可以自主生產(chǎn)，而 且隨著產(chǎn)品的數(shù)量提升，器件成本會大幅度降低。

圖1 具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)工作原理圖圖2 圖1之標(biāo)號10的自動換模機(jī)構(gòu)的工作原理圖
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述本實用新型實施例由單點(diǎn)太赫茲發(fā)射器1、直徑為362mmX 362mm的擴(kuò)束鏡2、樣品 臺3、256mmX 256mm的隨機(jī)模板4、直徑為362mmX 362mm的會聚鏡5、單點(diǎn)太赫茲接收器6、 A/D轉(zhuǎn)換器7、顯示屏8、計算機(jī)主機(jī)9、自動換模機(jī)構(gòu)10等組成。擴(kuò)束鏡2設(shè)置在太赫茲發(fā) 射器1的光路上，擴(kuò)束鏡之后設(shè)置樣品臺3。光線經(jīng)過樣本臺3上的樣品后穿越隨機(jī)模板 4，并經(jīng)會聚鏡5會聚后到達(dá)太赫茲接收器6。太赫茲接收器6的輸出端口接入A/D轉(zhuǎn)換器 7，A/D轉(zhuǎn)換器7的輸出端口連接計算機(jī)主機(jī)9的信號輸入端口。計算機(jī)主機(jī)9的圖像信號 輸出端口連接顯示屏8，計算機(jī)主機(jī)9的控制信號輸出端口連接自動換模機(jī)構(gòu)10，自動換模 機(jī)構(gòu)10連接隨機(jī)模板4。自動換模機(jī)構(gòu)10根據(jù)計算機(jī)主機(jī)9的控制指令而動作，從而驅(qū)動 隨機(jī)模板的更換。本實施例中自動換模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為控制機(jī)構(gòu)11與精密電機(jī)12相連，精密電機(jī)12與傳動機(jī)構(gòu)13相連，傳動機(jī)構(gòu)13 與直徑為4cm，長度為30cm的主動軸16相連，主動軸16通過固定在自身上的隨機(jī)模板撥插 裝置15與長800mm、寬270mm的帶狀柔性PCB太赫茲成像隨機(jī)模板4相連，帶狀柔性PCB太赫茲成像隨機(jī)模板4的另一端通過從動軸隨機(jī)模板撥插裝置19與直徑為4cm，長度為30cm 的從動軸18相連。帶狀柔性PCB太赫茲成像隨機(jī)模板4首尾相連形成環(huán)狀，纏繞在主動軸16、從動軸 18上，并通過直徑為1cm，長度為30cm的壓板輪14、17的擠壓作用形成有一定間隔的雙層 模板。主動軸16的間歇轉(zhuǎn)動，通過隨機(jī)模板撥插裝置15帶動帶狀柔性PCB太赫茲成像 隨機(jī)模板4間歇轉(zhuǎn)動，從而形成一塊新的成像模板。主動軸16間歇轉(zhuǎn)動450次(450為完 成一次完整成像所需要的單獨(dú)的隨機(jī)模板數(shù)量)，可形成450塊隨機(jī)模板，從而完成一次完 整的太赫茲成像。
權(quán)利要求一種具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)，其特征在于包括太赫茲發(fā)射器(1)、擴(kuò)束鏡(2)、樣品臺(3)、隨機(jī)模板(4)、會聚鏡(5)、太赫茲接收器(6)、A/D轉(zhuǎn)換器(7)、計算機(jī)(8)和自動換模機(jī)構(gòu)(9)；在太赫茲發(fā)射器(1)與太赫茲接收器(6)之間構(gòu)成一直線光路，光路中自太赫茲發(fā)射器(1)開始依次設(shè)有擴(kuò)束鏡(2)、樣品臺(3)、隨機(jī)模板(4)和會聚鏡(5)；太赫茲接收器(6)的輸出端聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換器(7)，A/D轉(zhuǎn)換器(7)的輸出端口連接計算機(jī)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)，其特征在于隨機(jī) 模板(4)連接自動換模機(jī)構(gòu)(9)，自動換模機(jī)構(gòu)(9)聯(lián)接計算機(jī)(8)的信號輸出端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)，其特征在于所述 的自動換模機(jī)構(gòu)(9)包括控制機(jī)構(gòu)(10)、電機(jī)(11)、傳動機(jī)構(gòu)(12)、主動軸(15)、隨機(jī)模 板撥插裝置(14)和從動軸(16)；控制機(jī)構(gòu)(10)的輸入端與計算機(jī)聯(lián)接，控制機(jī)構(gòu)(10)的 輸出端聯(lián)接電機(jī)(11)，電機(jī)(11)通過傳動機(jī)構(gòu)(12)控制主動軸(15)，主動軸(15)上固定 隨機(jī)模板撥插裝置(14)，并通過隨機(jī)模板撥插裝置(14)與隨機(jī)模板(6)相連接；隨機(jī)模板 (4)首尾相連形成環(huán)狀，纏繞在主動軸(15)、從動軸(16)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自動換模機(jī)構(gòu)的單象素太赫茲相機(jī)，其特征在于在主 動軸(15)上設(shè)有擠壓隨機(jī)模板(4)的主動軸壓板輪(13)，在從動軸(16)上設(shè)有擠壓隨機(jī) 模板(4)的從動軸壓板輪(17)。
專利摘要本實用新型涉及一種單象素太赫茲相機(jī)，其特征在于在太赫茲發(fā)射器與太赫茲接收器之間構(gòu)成一直線光路，光路中自太赫茲發(fā)射器開始依次設(shè)有擴(kuò)束鏡、樣品臺、隨機(jī)模板和會聚鏡；太赫茲接收器的輸出端聯(lián)接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器7的輸出端口連接計算機(jī)主機(jī)。本實用新型的單象素太赫茲相機(jī)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)THz成像技術(shù)中存在的共同問題避免THz陣列探測器信噪比很低的不足，充分發(fā)揮單點(diǎn)THz探測器高信噪比的優(yōu)勢；通過更換隨機(jī)模板即可完成THz成像，并且獲取的THz圖像信息已經(jīng)壓縮了無用信息，減輕了計算機(jī)的圖像信息處理任務(wù)，有效地提高了成像的速度。隨機(jī)模板采用柔性PCB印制板，而且隨著產(chǎn)品的數(shù)量提升，器件成本會大幅度降低。
文檔編號G01N23/04GK201561941SQ20092024577
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者楊堯, 梁志毅, 王民鋼, 符文星, 閆杰, 馬駿 申請人:西北工業(yè)大學(xué)